Bilgi : Boya Sektöründe Nano Teknoloji

ErolD

Çalışkan Üye
TÜİSAG Üyesi
Katılım
7 Ara 2011
Mesajlar
93
Tepki puanı
324
1635 yılında Galileo “Yeni bilimlerle ilgili dialoglar” çalışmasını
tamamladı.
Bu çalışma sonucunda iki soru ile iki yeni bilim ortaya çıktı ; 1. Katı
malzemeler nasıl birarada durur? 2.Katı malzemeler birbirinden neden
ayrılır? [1]Birinci soru yoğunlaştırılmış malzeme ile fizik biliminin
anakonusunu oluşturdu. İkinci soru ise mühendislik bilimlerinin temel
kavramlarına zemin oluşturdu.300 yıl sonra kuantum fiziği birinci
sorunun cevabını başarı ile verdi. Enstrümental cihazların gelişimi ile
malzemelerin nanometrik boyutta yapılarının gözlenmesi mümkün
oldu. Atomların ve elektronların bağlarını incelemek yerine
malzemelerin stres karşısındaki davranışları incelenmeye çalışıldı.
Her iki sorunun cevabına yönelik çalışmalar nanoteknolojik
kaplamaların ve nanokompozitlerin yolunu açtı.

2000 li yıllara kadar ağırlıklı temel araştırmalar sürdürüldü. 21. yüzyıl
“nanoteknoloji çağı” olarak öngörülmektedir.Nanobilim , fizik,
kimya, biyoloji ve malzeme bilimlerinin doğruları ve yöntemlerini
kullanarak atomların dizilişi, maddenin nanoboyutlarda yeniden
yapılandırılmasını ve karakterizasyonunu incelemektedir. 2000 li
yıllarda Nanoteknoloji ile nanobilimin bulguları ve geliştirdiği
yöntemlerle mühendislik disiplini ürüne dönüştürmeye başladı.
Ortaya çıkan ürünler bir çok disiplinin bir arada çalışmasını
gerektirir. Örneğin ambalaj sektöründeki nanoteknolojik çalışmalar;
malzeme bilimi, kimya ve biyokimya, biyoloji ve mikrobiyoloji, IT
sistem mühendisliği, fizik mühendisliği, üretim mühendisliği gibi bir
çok disiplini bir araya getirdi.
Nanoteknoloji ile geleneksel tepeden aşağıya “top down” üretim
metodları yerini aşağıdan yukarıya “bottom up” üretim metodlarına
bırakmaktadır. Tepeden aşağıya metodları genelde yığın
malzemelere uygulanan öğütme, kesme veya birleştirme gibi
metodlardır. Aşağıdan yukarıya üretim metoduyla ise küçük
parçacıklardan ,genellikle tek tek moleküllerden başlayarak farklı
molekül veya atomları üzerine istenilen yönde inşa edilebilmektedir.
Moleküler üretimler , solgel teknolojileri ve self assembly aşağıdan
yukarıya üretimin temel yöntemleridir. Yukarıdan aşağıya
yöntemlerden bir tanesi olan litografi ise nanoteknolojide yeni
uygulamalarla hala önemini korumaktadır. Nanoteknolojik 2
üretimlerde aşağıda belirtilen üç tip hareket ve çekim önemli rol
oynamaktadır.
.
• Brownian hareketi ;Nanometrik boyuttaki parçacıklar ve yapılar su
içinde diğer çevre moleküllerinin bombardımanına uğrar.
Moleküllerin kontrol edilemeyen hareketine ve pozisyon almasına
neden olur.Nano aletlerin üretiminde henüz bu mekanizma ile
istenilene ulaşılamamıştır. Ancak biyolojik nano aletler, moleküler
motorlar için temel üretim tekniğidir.
• Quantum fiziği ;Metaller veya yarımetaller nanometrik boyutlara
indirildiği zaman, enerji seviyelerindeki yükselme nedeni ile
yörüngedeki hereketleri ve pozisyonları değişir ve yeni malzemelere
dönüşürler
• Yüzey Kuvvetleri ;Nanoboyutunda maddenin birbirine yüksek
çekimden dolayı yapışma eğilimi yüksektir. Bu çekim atomların
hareketini değiştirir.Proteinlerin vucuttaki davranışı buna örnektir.
Şekil 1 de nanometrik boyutlardaki malzemeden yola çıkılarak
yapılan kaplamalarda sertliğin önemli ölçüde arttığı görülmektedir.
Diğer yandan nanoparçacıklar çok yüksek yüzey alanına sahiptir.
Yığın malzemelerde parçacık yüzeyinde nanomalzemelere göre
yüzdesel olarak çok daha az atom mevcuttur. Nanoparçacıkların
yüzeyindeki atomlar malzemenin davranışını değiştirir. Yüzey
özellikleri ,yüzey enerjisi, elektronik yapısı ve reaktivitesi mikron
boyutundaki malzemelerden çok daha farklıdır.

Nanometaloksitler, nanometaller , nanomineraller ve nanoyapılar ile
esnek, sert ve hafif malzemeler elde etmek mümkündür. Ayrıca yarı
iletken, iletken nano boyutundaki metaller ve biyolojik olarak
bozunabilir moleküllerin getirdikleri yeni fonksiyonlarla aktif ve
akıllı boyaların üretimleri başlamıştır. Solgel gibi üretim teknikleri ile
kovalent bağlarla oluşturulan üç boyutlu networkler sayesinde
nanoparçacıkların film içinde hareketi mümkün değildir.Bu durum
parçacıkların etkinliğinin sürekli olmasını sağlar.
Nanoteknoloji ve boya
Avrupa , Amerika ve Uzakdoğu’da alınan patentler ve araştırmalar,
ayrılan fonlar önümüzdeki dönemin nanoteknoloji dönemi olacağını
göstermektedir.
Metal veya minerallerin nanoboyutlarda farklı özellilkler kazanması
ve elde edilen yüksek temas alanı ile tüketicinin beklentilerini bir
sıçrama yaparak sağlamaktadır. Özellikle yarı iletken metaller güneş
ışığı, düşük elektrik akımı veya ısı karşısında gösterdikleri tepkiler ile
enerjinin depolanması, enerjinin elde edilmesi,renk değiştirme, kendi
kendine temizleme gibi pekçok yeteneğe sahiptir. Bu özellikler farklı
tasarımlar ve farklı metallerle biraraya getirilebilir veya ayrı ürünler
olarak tasarlanır. Malzemeler yüzlerce değişik yapıda tasarlanabilir.
Yanmazlık, parmak izi tutmama, güneş ışığına direnç,çizilmezlik, toz
tutmama, havayı temizleme, su ve neme karşı bariyer özellik
(özellikle gıda ambalajları için) . Hijyen ,antimikrobiyel özellik en
büyük kazanımlardan biridir. Çünkü hiç bir organik malzeme
kullanmadan kaplamanın yıllarca hijyenik kalması sağlanır. Klor
içeren veya içermeyen diğer mevcut biyosidler , gümüş zamanla
yüzeyden uzaklaşır. Oysa nanomineral ve metaloksitler ile kovalent
bağlı yapılar istiridye kabuğunda olduğu gibi yüzeyden uzaklaşmaz
ve dokunma ile insan vucuduna geçmez. Yüzeyin nanoboyuttaki
pürüzlülüğü mikropların üremesini engeller. Ancak önümüzdeki
dönemde nanoboyalardan en büyük beklenti enerji depolama ve
havayı temizleme yönünde olacaktır. . Kaliteli hava insan sağlığı için
elzemdir. Havanın içindeki nitrojen,oksijen, azot , nem dışındaki tüm
gazlar insan sağlığını oranları nispetinde tehdit eder. Azot
dioksit,karbon monoksit ve uçucu organik bileşenler savaşılması
gereken zararlı gazlardır.Avrupa Birliği’nin hedefi 2010 yılında
havadaki kirliliği 40 ppb limit değerinden 21 ppb(40µg/m3) değerine
düşürmektir.Bugünkü hava kirliliği yalnızca insan sağlığını doğrudan
tehdit etmemekte suları ve toprağı da kirlettiği için 10 yıl sonrasını
da tehlike altına sokmaktadır.[4]
Hedef çözüm üretirken, kullanırken atık da oluşturmamaktır elbette
ancak oluşan atıkların temizlenmesinde yeni teknolojiler yeni umutlar
doğurmaktadır. Daha az enerji kullanmak , temiz enerji kullanmak
önümüzdeki 20 yıl içinde hızla şekillenecektir. Fotovoltaik 4
kaplamalar , fotokatalitik boyalar sektörde yerini hızla alacaktır.
İsimlerinden de anlaşıldığı gibi tükenmeyecek kaynak olan güneş
ışığı(foto-) ve yarı iletken ve iletken nano metaller binaların geniş
yüzeylerini kaplayarak binalar için gerekli enerjiyi toplayacaktır.
Pahalı silikon esaslı güneş pilleri yerine daha ucuz tüm yüzeyleri
kaplayan fotovoltaik yüzeyler temiz enerji sağlayacaktır. Havanın
temizlenmesi binaların içinde ve dışında nanotitanyum dioksit ile
sağlanmaktadır.
Özetleyecek olursak; Şimdiye kadar boya üretme yöntemi
organik ve inorganik boya hammaddelerinin fiziksel
karışımlarıydı. Tabii ezme prosesleri ile birlikte.Ancak 1-
100nm boyutlarındaki inorganik ya da organik parçacıkların
farklı ve üstün özelliklere sahip olduğu görüldükten sonra
nano yapıların en etkin, homojen olarak boya içerisinde
dağıtılması önem kazandı. Basit karıştırma yöntemleri ile
nanometrik boyuttaki malzemelerin boya içerisinde homojen
dağılımları mümkün değildir. Nano parçacıklar oldukça yüzey
aktiftirler ve tekrar biraraya gelerek oluşturdukları yapı
nanometrik olmaktan çıkar.Boyadaki etkinlik en fazla yüzey
alanı ile mümkündür ve bu da nanometrik boyutta dağılım ile
mümkündür. Bu nedenle farklı üretim teknikleri ,top-down
(tepeden aşağıya) yerine bottom-up (aşağıdan yukarıya)
üretim yöntemleri ile nanoparçacıklardan başlayarak organik
bağlarla 3 boyutlu yapılar ve kompozitler
oluşturulmaktadır.(DYO bu konuda patent almıştır) Bu
yapılarda nanoparçacıklar reçinelerin içerisinde
sabitlenerek ağ oluşturulabilmektedir.Ya da ultrasonik
uygulamalarla homojen dağılım sağlanabilmektedir.
Egzos nedeni ile
havakirliliğinin yüksek
olduğu tüneller ve kapalı
otoparklarda fotokatalitik
boyalar ve ışıklandırma ile
uygun hava temizliği
sağlanacaktır.
Nanometrik boyutta farklı katmanlar
uygulama boyanacak yüzey üzerinde de tek tek
oluşturulabilir. Nanometrik boyutlarda farklı malzemeleri
üstüste uygulayarak üstün dayanım sağlayan kaplamalar
yapılabilir. Ancak bu yöntem pahalı uygulama ekipmanları ve
proseslerle mümkündür. Bu yöntemlere CVD kimyasal buhar
çöktürme ya da basınçlı buhar uygulamaları örnek olarak
verilebilir.
BOYA SEKTÖRÜNDE NANOTEKNOLOJİ
Gülsen Çeliker, Ar-Ge Koordinatörü
Yaşar Boya ve Kimya Grubu
gulsen.celiker@dyo.com.tr

KAYNAKLAR
[1] Nanostructured coatings, Hosson and Cavaleiro, Springer Science and
Business media, 2006
[2] Recent advances of superhard nanocomposite coatings, Zhang, Sun,
Fu, a review, Surface Coat. Tech.,167,113-119 (2003)
[3] Developments in Nanotechnology for Packaging Industry, Gulsen
Celiker, International Packaging Congress 2007, İzmir
[4] Optical efficiency and NOx reduction properties of photocatalytic Ti02
nanoparticles activated in UV , Gulsen Celiker (DYO) , Dilek Yucel, Evren
Mutlugun, Ibrahim Murat Soganci, Sumeyra Tek, Hilmi Volkan
Demir(Bilkent), Nano and Hybrid Coatings Conference 2007,Brüksel
 
Üst
!!! Reklam Engelleyici Tespit Edildi !!!

Reklam Engelleyici Kulladığınız Tespit Edildi !

Sitemiz geçimini reklam gelirlerinden kazanmaktadır. Bundan dolayı Ad Block gibi reklam engelleyicilerin kullanılmasına izin verilmemektedir. Anlayış göstererek bu site için reklam engelleyicinizi devredışı bıraktığınız için şimdiden teşekkür ederiz.

Devredışı bıraktım, siteyi gezmeye devam edebilirim.